Повышенная температура выхлопных газов причины

Ohayo Gozaimasu! (уважительно привествую . с яп.)
Собственно, хочу поделиться своими наблюдениями и кое-каким опытом.
Ведь установил уже более 10 штук (2016.). (Обновление, больше 20ти штук 2017г.). (Обновление больше 40шт на 2020г).

Знакомьтесь! Схема штатной выхлопной системы Patrol Y61 ZD30. На выходе из турбины стоит у нас каталитический нейтрализатор, он же “катализатор” в простонародье) (НЕ сажевый катализатор/Не сажевый фильтр! Вот так выглядит сажевый фильтр с датчиками и системой продувки)

Наш катализатор достаточно старой конфигурации и в разрезе выглядит близко к этому:

А так выглядят соты катализатора, когда он от нашей великолепной солярки и корректно работающих форсунок с ТНВД … попросту забивается, оплавляется и помирает, так сказать.

Первое частое, популярное решение, разрезать банку, выкинуть остатки катализатора и заварить обратно, приводит к появлению резонансных шумов и неприятного звука выхлопа. Способ этот хоть и не гуманный, но вполне себе допустимый.

Второе частое решение, вырезать этот катализатор и вварить прямую трубу. Просто, гениально, доступно.
А вот тут то мы и перейдем к тому, почему мне захотелось набросать пару строк по этой банальной процедуре.

Так выглядит продолжение выпускного тракта на ZD30

Зачем удалять катализатор. Важно!
1) Для того, чтобы улучить отведение тепла и выхлопных газов. Тем самым убрав подпор воздуха в магистрали, улучшить продуваемость камер сгорания в двигателе, и тем самым снизить температуру самих газов (!) в камерах сгорания и как следствие температуру всего двигателя.
2) Улучшить пропускаемость выхлопного тракта, тем самым позволить “дышать” двигателю, и как следствие, улучшить динамические показатели последнего. (Далее объясню как и почему).

Итак, прибегнем к более продвинутым умам и SkyNet, и разберемся, как влияет температура выхлопного тракта на КПД двигателя. А мы с вами же взрослые дядьки, и знаем, что большая часть энергии от детонации топлива уходит у нас не на вращательную энергию, а в тепло, которое вылетает на улицу:

Цитата: Потери в выхлопную трубу.
… мы подошли к самым известным и, по мнению специалистов, самым большим потерям тепловой энергии в выхлопную трубу. Считают данные потери весьма просто, используя соотношение:

k2.4 = (Tмин/Tмакс)•100%
где Тмакс и Тмин — соответственно максимальная и минимальная температуры газа в фазе РАСШИРЕНИЕ.

Как известно, двигатель работает в очень широком диапазоне режимов. Значения Тмакс и Тмин тесно коррелированны с режимом работы двигателя. Минимальная величина потерь к 2.4 соответствует холостому ходу. Максимальные потери к 2.4 характерны для режима максимальной нагрузки и частоты вращения вала. В этом случае Тмакс = 2500 °С, Тмин =1100 °С,

В случае с газовым топливом данные потери еще больше, так как выше температура выхлопных газов. Напомним, что паровоз работал при температуре пара 150 °С.

Чем объясняется высокая температура выхлопных газов в двигателях, работающих на легком топливе? Дело в том, что в камере сгорания топливо сгорает не полностью, а только на 70…80 %.

Далее, когда поршень движется вниз, продолжается его догорание. Это позволяет двигателю поддерживать высокое давление в цилиндре (рис. 4), а следовательно, и температуру выхлопных газов.
С повышением частоты вращения вала время на догорание сокращается, а температура выхлопных газов повышается. Наступает момент, когда топливо догорает уже в выхлопной трубе. Как пример, на спортивных машинах выхлопные трубы, находящиеся непосредственно у двигателя, раскаляются докрасна.”

Ну а вы, уважаемые читатели, уже опытные дизелисты, и как всем известно, уже знаете, что дизеля пЕрегреваются не когда мы ездим по городу, с остановками на светофорах, а по трассе, когда мы шпили-вили несколько сот-тысяч километров без остановки с поддержанием высоких оборотов, а потом БАЦ, и температура двигателя вверх-вверх-ВВЕРХ!

Дальше сказанное, моё сугубо личное скромное мнение, основанное на опыте ремонта ZD30.
Я считаю, что врезать просто трубу не совсем корректно. Горячие газы (очень горячие! температура в камере сгорания ZD, если мой мозг еще не сгорел на работе, колеблется в пределах 400-600С) с огромной скоростью вылетают у нас из ДВС и дальше по тракту, как следствие нагревают выхлопной тракт еще сильнее. (Доказано замерами температуры и установщиками глушителей)

Что в свою очередь тянет за собой 2 вещи:

1) Убирая родной катализатор, который принимал на себя первый основной удар горячих газов из турбины и отводил тепло (кстати, в стоке обратите на него внимание — катализатор хитрой формы и с двойной рубашкой и термо прокладками), тем самым именно КАТАЛИЗАТОР предохранял остальный тракт от прогарания.

2) Как раз таки катализатор, при движении на высоких оборотах (по трассе), помогал двигателю дожигать смесь.
Его вырезали, кто это будет делать? А почему его инженеры поставили в аккурат на выходе из турбины? почему не чуть ниже, ведь подкапотка у нас ой ой ой какая тесная.

Исходя из вышесказанного, я сам поставил себе и чисто по человечески рекомендую ставить ПЛАМЕГАСИТЕЛЬ.

Цитата из Wiki: Пламегаситель представляет собой резонатор глушителя предварительного действия, который можно считать альтернативой катализатору выхлопной системы автомобиля. Главная задача устройства – снижение энергии и температуры выхлопных газов, чтобы оптимизировать работу основных элементов выпускной системы.

Пламегаситель выглядит именно вот так:

Принцип действия видно на этой картинке из всё того-же СкайНета :

Но, я руководствуясь золотым правилом построения выхлопных систем “Больше сечение можно, меньше нельзя”, предпочитаю пламегаситель прямого типа, без перегородки внутри, по типу вот такого, но двухкамерный! :

И тут у нас всплывает очень важный “холивар” на тему, что лучше “Пламегаситель” или “Стрингер” он же “Стронгер”, он же “Турбинка”, он же “Прямоток”.

Так вот, у именитых по типу MEGAN Racing производителей компонентов выхлопных систем — нет такой позиции, как “стронгер”. Как вы могли заметить и на конвейерах в выхлопные системы они не устанавливаются никогда, да и не устанавливались.

И, собственно, как выяснили ребята с паблика “Выхлопные системы” на драйве, которые делают порой совершенно чумовые кастомные вещи — Стрингера делает наш сосед “очки НННада?!”, он же КНР, он же Китай — для клиентов из РФ, которым, каким-то чудесным образом, вбили в голову, что это типо крутая вещь, увеличивает мощность, снижает шум и т.п. и т.п. Даже когда я подбираю нужный пламегаситель, от продавцов компонентов выхлопных систем слышу — “вот берите стронгер!” Я -“Нет, спасибо, мне нужен именно пламегаситель.” Ответ прост — на сронгерах маржа очень большая, 100-200%, вот и впаривают, типо “тюнегх”.

В общем, если вам лень искать отчеты людей, кто уже перепробовал на своем кошельке многие непонятные вещи по типу “стронгеров/турбинок”, то рассказываю — все они поголовно плевались от ухудшения звука выхлопа, посторонних шумах и “звона” на высоких оборотах, а самое главное для меня это жалобы и в снижении динамики. Кое-кто пошел дальше и доказал, произведя “продувку” с замерами, что данный стрингер уменьшает сечение трубы, создает ненужные завихрения, которые в свою очередь создают подпорку воздуха и мешают свободному выходу выхлопных газов, особенно на турбо моторах.

Итак вернемся к нашим PATROL’s.
1) Напоминаю правило, что больше можно, меньше нельзя.
На просторах Драйва найдена была фотография, как не нужно делать:

Я то понимаю зачем человек так сделал… подобрал какую не какую трубу, вставил меньшее в большее и обварил. Быстро, просто, удобно…плохо.

2) Забегая вперед, скажу, что сняв родной пламегаситель/катализатор с Патруля и аккуратно отрезав входной и выходной фланец с кусочком идущего от него трубы мы увидим, что трубы-то у нас разного диаметра. От горячей части трубы выходит чуть меньше, далее за катализатором и вся трасса идет на 55мм трубе, если мне память не изменяет. Что тоже наводит на определенные мысли о теплообмене, экологии, и пр.

3) Примеряем пламегаситель к еще не обрезанному катализатору. Пламегаситель берем на 60мм в диаметре исходя из пункта 1 чуть выше.

4) Я “рассшивал” родной катализатор вот таким образом, чтобы не потерять в диаметре и оставить посадочную “юбку”, лепестки все отгибаются и отрезаются аккуратно.

4) Начинаем приваривать, предварительно выставив “углы” входа выхода примерив всю конструкцию, сваренную “на прихватках” конкретно по месту на машине. Прихватили, примерили, подкорректировали, обвариваем.

5) Готовый результат. Я делал тройной шов. Первый, как на фото выше. Второй шов ниже него и третий выше него, для того, чтобы придать жесткости конструкции. (На дизеле повышенные вибрации от детонации). Поэтому если будете делать не сами, не поленитесь и проконтролируйте этот момент, чтобы второй раз туда не лазить (ОЧЕНЬ ! ОЧЕНЬ! геморно откручивать от турбины! Каждый раз сливать ОЖ! Многие СТО посылают куда подальше после 4х часов тщетных попыток победить ZD30, и дай бог, чтобы ничего не обломали;)

6) Бывает такое, что охота побыстрей собрать, и многие забывают о такой мелочи, как шлифануть фланцы.
После шлифовки обязательно необходимо пройти плоским напильником, чтобы проверить и устранить “бугры” для лучшего прилегания.

7) Готовый результат установленный на ZD30 ^^
Нигде не трет, все встало отлично, запас хороший, теперь можно гонять)

Вот такие вот дела. Казалось бы, чего уж проще вырезать катализатор.
Если вдруг есть вопросы по существу заданной темы — давайте постараемся всем миром разобраться))
Цена пламегасителя 1900рублей из нержавейки.
Цена метра трубы (популярный метод) 500-700рублей.

Всем спасибо за внимание!
Если было полезно — нажмите на заветные кнопочки “поделиться”, вам мелочь, а кому-то в помощь на будущее и экономия $, пост, как средство защиты от “знатоков” выхлопных дел.

UPdate1:
Интересное “эконом” решение по самостоятельному изготовлению пламегасителя из огнетушителя можно глянуть тут (цена вопроса 200-300р):
www.drive2.ru/l/8550046/

UPdate2:
В личном блоге, кстати говоря, выложено видео как мы готовимся к свапу V8 в патрол, и в видео, как раз таки я затрагиваю тему глушителя, посмотреть можно тут:
www.drive2.ru/b/461476576123421650/

UPdate3:
Картинка из книги “Турбонаддув. Проектирование, установка и испытания систем турбонаддува”. Белл Корки.
В помощь, чтобы подобрать сечение выхлопной трубы.

UPdate4:
Видео установки пламегасителя:
www.drive2.ru/l/466869405779755473/

UPdate5:
Видео замера пирометром температуры ДО и ПОСЛЕ пламегасителя
www.drive2.ru/l/469030221006241970/

UPdate6:
Наглядная фотография для специалистов-теоретиков, что джип не гонка и у него не греются коллектора:
i-a.d-cd.net/36ce911s-240.jpg